Разница между электродвижущей силой (ЭДС) и разностью потенциалов (физика)

Электродвижущая сила (ЭДС) против разности потенциалов

Электромагнетизм является неотъемлемой частью физики. Есть термины и единицы, которые очень тесно связаны друг с другом и имеют очень тонкую линию, отличающую их. «Разность потенциалов» и «ЭДС» — два таких термина.

Электродвижущая сила (ЭДС)

Электродвижущая сила, или ЭДС, лучше описывается как общее напряжение в электрической цепи, генерируемой источником или батареей. ЭДС не физическая сила. В основном это энергия, необходимая для перемещения положительного заряда устройства с отрицательной клеммы батареи на положительную клемму, когда цепь разомкнута. ЭДС — основное напряжение, которое возникает из-за флуктуирующего магнитного поля на проводе или цепи. Формально это также было определено как сила, которая требуется, чтобы отделить два заряда (один положительный и один отрицательный) друг от друга.

Измеряется в вольтах. Электродвижущая сила часто обозначается символом «ℰ» (эпсилон).

Математически, если мы определим emf, мы получим:
Где «ℰ» — ЭДС, а ECS — генерируемое электростатическое поле..

Проще говоря, это может быть указано как электродвижущая сила является максимальным напряжением, которое может быть достигнуто конкретной цепью.

Разность потенциалов

Разница потенциалов — это работа, проделанная за единицу заряда для перемещения заряда между отрицательным и положительным полюсами аккумулятора. Когда батарея используется или цепь замкнута, небольшая часть эдс расходуется на преодоление внутреннего сопротивления батареи. Эта энергия на единицу заряда называется разностью потенциалов.

Если «ℰ» — ЭДС батареи, используемой в цепи, а «r» — внутреннее сопротивление конкретной батареи, а внешнее сопротивление цепи — «R» в цепи с током «I», то;

Ir = ИК + ИК
Здесь ℰ — Ir рассматривается как разность потенциалов между клеммами батареи, которая также называется напряжением на клеммах..
ЭДС может быть измерена с помощью вольтметра и представлена ​​символом «V» (вольт).
Термин «разность потенциалов» также используется в отношении магнитного и гравитационного полей. Их единицы разные, но концепция похожа.

Резюме:

1.Emf — общее напряжение в батарее, в то время как разность потенциалов — это работа, проделанная при перемещении заряда к электрическому полю между двумя конкретными точками в цепи..

2. ЭДС всегда больше, чем разность потенциалов.
3. Понятие ЭДС применимо только к электрическому полю, тогда как разность потенциалов применима к магнитному, гравитационному и электрическому полям..

Эквипотенциальные поверхности Связь между напряженностью и разностью потенциалов билеты

Билет № 26 Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и разностью потенциалов Ядерные силы. Энергия связи ядра. Удельная энергия связи и прочность ядер 1.Пусть в электрическом однородном поле с напряженностью вектор Е происходит перемещение заряда по линии напряженности на расстояние дельта d=d1-d2, тогда работа равна A=F(d1-d2)=qE(d1- d2). Из механики известно, что при перемещении между двумя точками в гравитационном поле работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела. Силы гравитационного и электростатического взаимодействий имеют одинаковую зависимость от расстояния. Векторы силы направлены по прямой, соединяющей точечные тела. Отсюда следует, что и при перемещении заряда в электрическом поле из одной точки в другую работа сил электрического поля не зависит от траектории движения. Работы сил электростатического поля по замкнутой траектории равна нулю. Поле, работа сил которого по замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным. И гравитационное поле, и поле электростатическое являются потенциальными полями. При перемещении электрического заряда в электростатическом поле работа сил равна произведению заряда на разность потенциалов начальной и конечной точек траектории движения заряда.. Так как работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки пространства в другую не зависит от траектории движения заряда межу этими точками, то разность потенциалов является величиной, не зависящей от траектории движения заряда. Следовательно, разность потенциалов может служить энергетической характеристикой электростатического поля. Единица разности потенциалов называется вольтом. Если потенциал электростатического поля на бесконечно большом расстоянии от точечного электрического заряда в вакууме принимается равным нулю, то на расстоянии r от заряда он определяется по формуле фи=k/q/r. Отношение работы А, совершаемый любым электрическим полем при перемещении заряда из одной точки поля в другую, к значению этого заряда называется напряжение между этими точками U=A/q. Отсюда работа сил электрического поля при перемещении заряда равна произведению напряжения U между точками на заряд q А=q*U. В электростатическом поле напряжение между двумя любыми точками равно разности потенциалов этих точек. U12=фи1-фи2. Напряжение характеризует электрическое поле, которое создает ток. Напряжение показывает, какую работу совершит электрическое поле при перемещении межу точками поля заряда. N=A/t A=N*t U=N*t/q = N/I. Связь напряжения с напряженностью поля. При перемещении положительного заряда по линии напряженности однородного поля на в 1 Кл расстояние д кулоновская сила совершает работу A-F*d=qEd A=U*q qEd=Uq U=Ed E=U/d.Потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом 0 0 1 Fполе. Однородное поле создают, на пример, большие 0 0 1 Fметаллические пластины, имеющие заряды проти воположного 0 0 1 Fзнака. Это поле дей ствует на заряд с постоянной силой F=qE. Пусть пластины расположены вертикально левая пластина В заряжена 0 0 1 Fотрицательно, а пра вая D — положительно. Вычислим работу, 0 0 1 Fсовершаемую полем при пе ремещении положительного заряда q из точки 1, 0 0 1 Fнаходящейся на расстоя нии d1 от пластины В, в точку 2, расположенную на расстоянии d2<d1 от той же пластины. Точки 1 и 2 лежат на одной силовой линии. На участке пути ∆d=d1—d2 электрическое поле совершит 0 0 1 Fполо жительную работу: A=qE(d1—d2). Эта работа не зависит от формы траектории. Потенциалом 0 0 1 Fэлектростатическо го поля называют отношение 0 0 1 Fпотен циальной энергии заряда в поле к этому заряду. Согласно данному определению потенциал равен: Разность потенциалов. Подобно потенциальной энергии, 0 0 1 Fзначение по тенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала. Практическое значение имеет не сам потенциал в точке, а изменение потенциала, 0 0 1 Fкоторое не за висит от выбора нулевого уровня отсчета потенциала.Так как потенциальная энергия Wp=qφ то работа равна: Разность потенциалов равен: Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна 0 0 1 Fотношению работы поля при пе ремещении заряда из начальной 0 0 1 Fточки в конечную к этому за ряду. Разность потенциалов между двумя точками равна единице, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 0 0 1 FДж. Эту еди ницу называют вольтом (В). 2. Ядерная модель атома. Опыты Резерфорда по рассеянию α – частиц. Состав атомного ядра. Эксперименты Резерфорда показали, что атомы имеют очень малое ядро, вокруг которого вращаются электроны. По сравнению с размерами ядра, размеры атомов огромны и, поскольку практически вся масса атома заключена в его ядре, большая часть объёма атома фактически является пустым пространством. Атомное ядро состоит из нейтронов и протонов. Элементарные частицы, образующие ядра 0 0 1 F(нейтроны и протоны) — назы ваются нуклонами. Протон (ядро 0 0 1 Fатома водорода) обладает положитель ным зарядом +е, равным 0 0 1 Fзаряду электрона и имеет массу в 1836 раз боль ше массы электрона. Нейтрон — злектрически нейтральная частица с 0 0 1 Fмас сой примерно равной 1839 масс электрона. Количество протонов Z в ядре нейтрального атома равно числу 0 0 1 Fэлек тронов в его электронной оболочке и определяет его заряд, равный +Ze. Число Z называется зарядовым числом и определяет порядковый номер химического элемента периодической системы Менделеева. N — число нейтронов в ядре, А — массовое число, равное суммарному количеству протонов Z и нейтронов N в ядре. 0 0 1 FЯдро атома обозначается тем же симво лом, что и химический элемент, снабжаясь двумя индексами (например, ), из которых верхний обозначает массовое, а нижний зарядовое число. Изотопами называются ядра с одним и тем же зарядовым числом и различными массовыми числами. Большинство химических элементов имеет несколько изотопов. Они обладают одинаковыми химическими свойствами и занимают одно место в таблице Менделеева. Например, водород имеет три изотопа: протий (), дейтерий () и тритий (). У кислорода встречаются изотопы с массовыми числами А = 16, 17, 18. В подавляющем большинстве 0 0 1 Fслучаев изотопы одного и того же химическо го элемента обладают почти одинаковыми физическими свойствами (исключение составляют, например, изотопы водорода) Приближённо размеры ядра были определены в опытах Резерфорда по рассеянию F 0 6 1-частиц. Наиболее точные результаты получаются 0 0 1 Fпри изуче нии рассеяния быстрых электронов на ядрах. Оказалось, что ядра имеют примерно сферическую форму и её радиус зависит от массового числа А по формуле м. Эквипотенциальные поверхности .Поверхность, во всех точках которой потенциал эл. поля имеет одинаковое значение, наз-ся эквипотенциальной поверхностью. Между двумя любыми точками на эквипот. поверхности разность потенциалов =0, поэтому работа сил электрического поля при любом перемещ заряда по эквипот пов-ти =0. Эквипот пов-ти однородного электирческого поля представляют собой плоскости, перпендикулярные линиям напряженности. 2)Факт существования устойчивых атомных ядер свидетельствует о действии внутри атомных ядер могучих сил притяжения – ядерные силы. Ядерные силы не зависят от наличия или отсутствия электрич заряда у частиц. Сумма энергий свободных протонов и нейтронов больше энергии составленного из них ядра mя<Zmp+Nmn. Минимальная энергия Е 0 0 1 FСВ , которую нужно затратить для разделения атомного ядра на сост его нуклоны, наз-ся энергией связи ядра. ЕСВ=(Zm p +Nmn-M)*931,5 Отношение энергии связи ядра ЕСВ к массовому числу А наз-ся удельной энергией связи нуклонов в ядре. Удельная энергия связи нуклолнов в ядре в сотни тысяч раз превосходит энергию связи электронов в атомах. Связь между напряженностью и разностью потенциалов. В однородном поле может быь любым. Если , то

Электрическое напряжение | Volt-info

 Напряжение, пожалуй, чуть ли не самый важный термин в электротехнике. Не будь такого явления, как электрическое напряжение, человечество ни когда бы не открыло для себя электричество, и телевизор нам сейчас пришлось бы смотреть при свечах

 

Ну, а теперь серьёзно…

 Вы уже, вероятно, читали в учебниках, или вам рассказывали на занятиях по физике о том, что такое есть электрическое напряжение. Конечно, я тоже могу написать здесь, что напряжение, это разность потенциалов между точками A и B — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. Но, если Вы уже читали мою статью про электрон, то должны понимать, что я категорически против понятия «Заряда» вообще в принципе. Для меня не существует такого понятия, как электрический заряд, ни положительный, ни отрицательный. И мне не хотелось бы втирать вам бред про магические электрические поля, чудесным образом заставляющие перемещаться в пространстве частицы в определённом направлении, в зависимости от их, так называемого электрического заряда, положительного или отрицательного (не смотря на то, что так учат в школах и ВУЗах). Я лучше расскажу вам,  как понимать напряжение. В стандартной современной формулировке согласиться я могу только с одним – электрическое напряжение, это разность потенциалов.

Электрическое напряжение

 Начнём с того, что электрическое напряжение, это разность электрических потенциалов двух точек пространства.

Электрический потенциал

 Как видите, что бы разобраться и понять, что такое электрическое напряжение, и как оно возникает, нам придётся разобрать ещё ряд понятий. Если вы уже в курсе, то знаете, что электрический ток, это направленное движение электронов. То есть, нет электронов – нет тока. Так и с напряжением, нет электронов – нет напряжения. По сути, электрический ток отражает динамическую суть электричества, а напряжение – статическую. Электрический потенциал, это своего рода количественный показатель концентрации электронов в конкретной точке объёма. А точнее, если рассматривать совокупность электронов как электронный газ, то 

электрический потенциал в заданной точке пространства, это механическое давление электронов друг на друга в этой точке пространства. Что бы легче было понять, давайте рассмотрим не электронный газ, а самый обычный, привычный для нас газ, например – кислород. Возьмём два герметичных сосуда, и закачаем в них наш кислород, только в один сосуд накачаем его немного, что бы давление в сосуде стало, к примеру, 2 кПа, а в другой побольше, например, до 12 кПа (анимация 1).

Анимация 1.

 Давление кислорода в наших сосудах мы можем рассматривать как накопленную способность сжатого газа к совершению какой либо работы, или потенциал. Чем выше давление газа в сосуде, тем выше потенциал. Если взять точку пространства в одном сосуде и точку пространства в другом, то их можно рассматривать, как точки с разными потенциалами. Разница давлений в этих точках, ровно как и потенциалов составляет 10 кПа. Пока газ в этих герметичных сосудах изолирован от окружающего пространства непроницаемой стенкой, эта разность потенциалов нам ни чего не даёт. А вот если в каждом из сосудов одномоментно проделать отверстие в стенках и соединить эти отверстия тонкой трубочкой, то, какое то время, кислород из сосуда с бОльшим давлением-потенциалом будет перетекать в сосуд с меньшим давлением-потенциалом, пока давления в этих сосудах не уравновесятся полностью. Вот этот самый процесс перетекания газа из одного сосуда в другой и есть не что иное, как ток. Только ток в этом случае – газовый. Если соединительную трубку разрезать где ни будь посередине и к свободным концам труб подключить какое ни будь механическое устройство, работающее за счёт разности давлений (например турбинку), то в нашем случае газовый ток будет совершать механическую работу. Электрические процессы протекаю аналогично. И заметьте, электронами, как и молекулами газа, движет не магическое электрическое поле, а простое механическое воздействие друг на друга тесно сжатых частиц (электронов, как молекул в гидравлике и пневматике). Электроны всегда стремятся со стороны более высокого давления в сторону более низкого, т.е. от более высокого электрического потенциала в сторону более низкого.

 электрическое напряжение, это разность электрических потенциалов двух точек пространства.

 электрический потенциал в заданной точке пространства, это механическое давление электронов друг на друга в этой точке пространства.

 

 В схемах и технической документации электрическое напряжение обозначается как 

U, и имеет размерность В (вольт).

Диаграмма Хилла как модель для разности потенциалов

Напряжение / разность потенциалов

Электричество и магнетизм

Диаграмма Хилла как модель для разности потенциалов

Учебное руководство для 14–16

Ученые часто говорят о кулонах, «падающих на такое большое количество вольт» и «передающих столько энергии».Это похоже на падение 1-килограммовой скалы через столько метров. Таким образом, кинетически, если скала падает со 100-метровой скалы, кинетически накапливается больше энергии, чем если бы она падала всего на 10 метров.

Подобным образом заряд в 1 кулон передает больше энергии, если он падает на разность электрических потенциалов 100 вольт, чем если он падает на 10 вольт.

Камень проваливается через разность гравитационных потенциалов, а заряд падает через разность электрических потенциалов.

Вы можете нарисовать диаграмму холма, показывающую, как аккумулятор «выталкивает кулон заряда вверх», чтобы затем он мог бежать вниз по холмам вниз по кругу. В кулонах нет джоулей, как в бутылках в рюкзаке. Кулон толкается электрическими силами, создаваемыми аккумулятором. Эти силы захватывают его, где бы он ни находился, и заставляют двигаться по кругу. Энергия, хранящаяся химически, передается компонентам.

Вы можете представить себе батарею на 6 вольт, дающую 6 джоулей на каждый кулон, с инструкциями «не забудьте потратить всю эту энергию на обход цепи, и тогда вы получите еще одну нагрузку в 6 джоулей для следующего раунда».

В некотором смысле батарея похожа на движущуюся рампу, такую ​​как машина, которая поднимает гравий на вершину башни для его сортировки, или как эскалатор для людей. Он поднимает электрический заряд, измеряемый в кулонах, вверх до более высокого уровня электрического потенциала. Затем, когда электрический заряд движется по остальной части цепи, он движется вниз, нагревая нить накала лампы, поскольку она совершает какие-то столкновения в нити накала. Предполагается, что соединительные провода почти не имеют сопротивления, поэтому кулон просто катится без передачи энергии.

Разность потенциалов или напряжение

разница в электрическом потенциальная энергия единичного заряда между двумя точками в электрическом поле называется разностью электрических потенциалов.

Это также определяется как; объем работы, проделанной для перемещения юнита положительный заряд от от точки с более низким потенциалом до точки с более высоким потенциалом против статического электрического поля.В точка, в которой единичный заряд имеет меньшую потенциальную энергию, равна называется более низким потенциалом. Аналогичным образом точка при который, единица заряда имеет большую потенциальную энергию, называется более высокой потенциал. Разность электрических потенциалов также называется напряжение или электрическое давление.

Рассмотреть две разные точки A и B в электрическом поле положительный заряд Q как показано на рисунке (1).Здесь точка А намного ближе к заряду Q, чем точка B. Пусть единичный заряд равен помещен в точку B. Этот единичный заряд имеет электрический потенциал энергия V _B .

В чтобы переместить единичный положительный заряд из точки B в точку A работа должна производиться на положительном заряде блока против электрического поле.Если работа выполняется на единичном заряде, энергия получает переводится в единичный заряд и начинает движение от точки B в точку A. Следовательно, в точке A единица заряд приобретает электрическую потенциальную энергию, как показано на инжир (2). Величина электрического потенциала единичного заряда при точка A — это V _A .

количество электрической потенциальной энергии, полученной за счет единичного заряда от точка B к точке A называется разностью потенциалов.Следовательно, разность потенциалов между точкой B и точкой А — это V _A — V _B .

Электрический Математически разность потенциалов можно записать как

Если один джоуль работы выполняется, чтобы переместить один кулон заряда из одна точка (более низкий потенциал) в другую (более высокий потенциал), разность потенциалов между этими двумя точками составляет 1 В.в аналогично, если Чтобы переместить один кулон заряда, требуется 5 джоулей работы. от точки с меньшим потенциалом к ​​точке с более высоким потенциал, разность потенциалов между этими двумя очков составляет 5В. Однако один джоуль работы выделяется как тепла, если один кулон заряда перемещается из точки более высокий потенциал в точку с более низким потенциалом.

Электрический разность потенциалов между двумя точками измеряется в вольт. Один вольт равен одному джоулю на кулон. А вольтметр можно использовать для измерения разности потенциалов между двумя точками. Обычно нулевой или нулевой потенциал взят за одну общую точку отсчета.

Киберфизика — Разница потенциалов — напряжение

Разница потенциалов измеряет выполненную работу на единицу заряда

T Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в электрической цепи — это работа (переданная энергия) на кулон заряда, который проходит между точками.

так:

Вольт — это «джоуль на кулон» ИЛИ кулон — это «джоуль на вольт»

Что важнее всего для электрона?

Если если бы вы были электроном, у вас был бы «заряд», а также «масса».

Сила, действующая на вашу массу под действием силы тяжести, будет незначительной по сравнению с электростатической силой, которую вы испытываете, потому что вы были заряжены.

Вы бы поэтому не беспокойтесь о «взлетах и ​​падениях» в физическом измерении вокруг вас — холмах и долинах, склонах и ступенях — потому что сила тяжести не имеет большого влияния на вас …. но близость любого заряженного объекта будет иметь большое влияние на вас — отрицательный заряд будет сильно отталкивать вас, а положительный — притягивать.

Нажмите здесь для расчета

Не волнуйтесь, если это покажется сложным, это — это сложная математика (не требуется, пока Уровень) … просто посмотрите ответ!

Научная модель

Научная модель как научная притча … а притча — это земная история с небесным (духовным) смыслом научная модель — это земная описание в повседневных терминах с более глубоким научным смыслом.Просто аналогию с притчей нельзя воспринимать слишком буквально, поэтому модель не может …. но его основные функции помогают нам понять, как что-то ведет себя.

Научный Модель для определения электрического потенциала

Дело в том, что вы заряжены делает вас восприимчивыми к изменениям в том, что мы называем электрическими Градиент потенциала .

Чем больше изменение в градиенте, тем больший толчок вы испытываете от электрической силы.

Следовательно, у вас есть думать о разности потенциалов как о « электрическом наклоне », по которому заряженные частицы скользить вниз .

— чем крупнее разность потенциалов, чем круче этот наклон и, следовательно, тем больше сила или толчок, которые они получают.

— чем крупнее заряд на частице, тем больше заряда перемещается каждый раз, следовательно, тем больше ток.

— чем крупнее градиент потенциала для электрона в проводе, тем быстрее он движется, поэтому чем больше ток (поскольку ток — это скорость потока электронов в проводе)

Вольтметр

Это инструмент для измерения разности потенциалов.Он измеряет разницу в электрическом высота между уровнями электрического потенциала. Каждый из них находится в вольт, поэтому он измеряет разность потенциалов в вольтах.

Попробуйте эти вопросы:

1 кв. Напряжение на компоненте составляет 4,0 В. Это позволяет протекать через него током 0,25 А. Какой ток будет течь, если падение будет увеличено до 8,0 вольт?

2 кв. Напряжение на компоненте составляет 3,0 В. Таким образом, через него протекает ток 0,15 А. Какое падение потенциала должно быть на компоненте, если ток, протекающий через него, упадет до 0,05 А?

Нажмите здесь, чтобы ответы

СЕЙЧАС ПОСМОТРЕТЬ ПОТЕНЦИАЛ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ — ТЕМА ДАЛЬШЕ

Разница между электрическим потенциалом и разностью потенциалов

Основное различие между электрическим потенциалом и разностью потенциалов состоит в том, что электрический потенциал в точке электрического поля равен количеству работы, проделанной для переноса единичного положительного заряда из бесконечности в эту точку.В то время как разность потенциалов — это работа, совершаемая при переносе единичного положительного заряда из одной точки в другую при сохранении равновесия заряда.

Формула электрического потенциала

Если W — это работа, совершаемая при перемещении единичного положительного заряда из бесконечности в определенную точку поля, электрический потенциал V в этой точке будет определяться как:

В = Вт / кв ₀

Это означает, что электрический потенциал измеряется относительно некоторой контрольной точки, и, как и потенциальная энергия, может быть измерено только изменение потенциала между двумя точками.

Это скалярная величина, ее единица СИ — вольт, что равно JC¯1. вольт: « Если один джоуль работы совершается против электрического поля, чтобы перенести один кулоновский положительный заряд из бесконечности в точку электрического поля, то потенциал в этой точке будет равен одному вольт». или «один джоуль работы, выполненной на заряде в один кулон, равен одному вольту».

См. Также: Разница между ЭДС и разностью потенциалов

Как найти электрический потенциал между двумя точками?

Рассмотрим положительный заряд q ₀ , которому позволено перемещаться в электрическом поле, созданном между двумя противоположно заряженными параллельными пластинами, как показано на рисунке.Положительный заряд переместится от пластины B к A и получит KE. Если его нужно переместить из A в B, необходима внешняя сила, чтобы заставить заряд двигаться против электрического поля и получить PEL. заряд перемещается от A к B, он перемещается, чтобы сохранить электростатическое равновесие, т. е. он движется с постоянной скоростью.

Это условие может быть достигнуто путем приложения силы F , равной и противоположной q ₀ E в каждой точке на ее пути, как показано на рисунке.Работа, совершаемая внешней силой против электрического поля, увеличивает электрическую потенциальную энергию перемещаемого заряда. Пусть W _AB будет работой, совершаемой силой по переносу положительного заряда qo от A к B при сохранении заряда в равновесии. Изменение его потенциальной энергии определяется выражением ΔU = W _AB или

.

U _B и U _{A =} W _AB

Где U _A и U _B определены как потенциальные энергии в точках A и B, соответственно.

Для описания электрического поля мы вводим понятие разности электрических потенциалов. Разность потенциалов между двумя точками A и B в электрическом поле определяется как «Работа выполняется по переносу единичного положительного заряда из точек A в B, при этом заряд остается в равновесии.

Формула разности потенциалов

ΔV = VB-VA = W _AB / q ₀ = ΔU / q ₀

Где VA и VB определяются как электрические потенциалы в точках A и B соответственно.Разность электрической потенциальной энергии и разность электрических потенциалов между точками A и B связаны как

ΔU = q0ΔV = W _AB

Таким образом, p.d между двумя точками можно определить как «разность потенциальной энергии на единицу заряда».

Шт. Шт.

1 вольт = 1 джоуль / 1 кулон

То есть между двумя точками существует разность потенциалов в 1 вольт, если работа по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую с сохранением равновесия составляет один джоуль.Чтобы дать представление об электрическом потенциале в точке электрического поля, мы должны иметь ссылку, которой мы приписываем нулевой электрический потенциал. эта точка обычно берется на бесконечность. Таким образом, в уравнении

ΔV = V _B -V _A = W _AB / q ₀

мы полагаем, что A находится на бесконечности и выбираем Va = 0, электрический потенциал в B будет

V _B = W _B / q ₀

или опуская нижние индексы, получаем уравнение

В = Вт / кв ₀

, в котором говорится, что электрический потенциал в любой точке электрического поля равен работе, совершенной при переносе единичного положительного заряда из бесконечности в эту точку, поддерживая его в равновесии.Следует отметить, что потенциал в точке по-прежнему представляет собой разность потенциалов между потенциалом в этой точке и потенциалом в бесконечности. И потенциальные, и потенциальные разности являются скалярными величинами, потому что и W, и q0 являются скалярами. Посмотрите видео об электрическом потенциале и разности потенциалов, чтобы визуально прояснить свои представления.

Видео о разнице между электрическим потенциалом и разностью потенциалов
Чтобы увидеть разницу между электрическим потенциалом и разностью потенциалов, посмотрите видео, приведенное ниже:

Связанные темы

Для ознакомления:

В чем разница между равномерным и неравномерным движением?

Основное различие между равномерным и неравномерным движением состоит в том, что: При равномерном движении тело движется с постоянной скоростью, такой как Движение Земли вокруг Солнца.Во время неравномерного движения тело движется с переменной скоростью, например лошадь, участвующая в скачке.

Этот пост включает:

• Равномерное движение Определение
• Определение неравномерного движения
• Равномерное движение по сравнению с неравномерным движением Таблица сравнения
• Участки еще

Продолжайте читать…

Что такое равномерное движение?

Движение, при котором тело движется с постоянной скоростью и имеет нулевое ускорение, называется равномерным движением.

Примеры равномерного движения

• Автомобиль едет по прямой с постоянной скоростью
• Поезд идет по путям с постоянной скоростью
• Движение вентилятора
• Вибрационная пружина в швейной машине
• Вентилятор охлаждения работает с фиксированной скоростью

Читайте также: законы движения

Что такое неравномерное движение?

Движение, при котором тело движется с переменной скоростью и ускорение не равно нулю, называется неравномерным движением.

Примеры неравномерного движения

• Движение астероида
• Автомобиль останавливается
• Прыгающий мяч
• Поезд подходит к конечной точке
• Перетаскивание прямоугольника с шероховатой поверхности
• Лошадь, участвующая в скачках
• Автобус в пути

Читайте также: Отрасли механики

Разница между равномерным и неравномерным движением в табличной форме

Равномерное движение	Неравномерное движение
При равномерном движении тело движется по прямой с постоянной скоростью.	При неравномерном движении тело движется по прямой с переменной скоростью.
При равномерном движении тело преодолевает равное расстояние за равный промежуток времени.	При этом типе движения тело не преодолевает равное расстояние за равный промежуток времени.
Скорость объекта аналогична реальной скорости.	Скорость объекта отличается от реальной скорости.
График между расстоянием и временем (расстояние-время) показывает прямую линию.	График между расстоянием и временем (расстояние-время) показывает изогнутую линию.
Этот тип движения имеет нулевое ускорение.	Не имеет нулевого ускорения.

Равномерное против неравномерного движения (видео)

Связанные темы

Разница между упругим и неупругим соударением на примерах

В принципе, существует два основных типа столкновения: упругое столкновение и неупругое столкновение.Основное различие между упругим и неупругим столкновением состоит в том, что кинетическая энергия неупругого столкновения сохраняется, в то время как при неупругом столкновении кинетическая энергия не сохраняется.

Что такое столкновение?

При столкновении относительно большая сила действует на каждую сталкивающуюся частицу в течение относительно короткого времени. Основная идея столкновения состоит в том, что движение сталкивающихся частиц (или, по крайней мере, одной из них) изменяется довольно резко, и что мы можем относительно четко разделить время «до столкновения» и время «после столкновения». столкновение ».

Когда бита ударяет, например, по бейсбольному мячу, можно довольно точно определить начало и конец столкновения. Бита находится в контакте с мячом в течение довольно короткого промежутка времени по сравнению с временем, в течение которого мы наблюдаем за мячом. Во время столкновения бита оказывает на мяч большую силу. Эта сила меняется со временем сложным образом, измерить которую мы можем с трудом. И мяч, и бита деформируются во время столкновения. Силы, которые действуют в течение короткого времени по сравнению со временем наблюдения за системой, называются импульсными силами.

Когда альфа-частица (ядро) сталкивается с другим ядром, сила, действующая между ними, может быть хорошо известной отталкивающей электростатической силой, связанной с зарядами на частицах. Частицы могут фактически не соприкасаться, но мы все равно можем говорить о столкновении, потому что относительно сильная сила, действующая в течение короткого времени по сравнению с временем, когда альфа-частица находится под наблюдением, оказывает существенное влияние на движение альфа-частицы. частица.

Мы можем даже говорить о столкновении двух галактик, если бы мы были готовы наблюдать его за время порядка миллионов или миллиардов лет.(Но более реальная альтернатива — сократить этот длительный промежуток времени с помощью компьютерного моделирования).

Столкновения между элементарными частицами являются основным источником информации о их внутренней структуре. Когда две частицы сталкиваются с высокой энергией, часто продукты столкновения сильно отличаются от исходных частиц. Иногда эти столкновения производят сотни частиц продукта, общая масса которых может быть намного больше, чем массы сталкивающихся частиц (кинетическая энергия падающих частиц преобразуется в энергию покоя при столкновении).Изучая траектории вылетающих частиц и применяя фундаментальные законы сохранения, мы можем восстановить исходное событие.

В другом масштабе те, кто изучает дорожно-транспортные происшествия, также пытаются реконструировать столкновения. Сформировав траекторию и характер столкновения транспортных средств, часто можно определить такие важные детали, как скорость и направление движения двух транспортных средств до столкновения.

Другой вид столкновения — это столкновение, которое происходит между космическим зондом и планетой, называемое «эффектом короткого замыкания», при котором скорость и направление космического зонда могут быть изменены при «близком столкновении» с движущейся планетой.Зонд на самом деле не касается планеты, но он действительно находится под сильным гравитационным воздействием на время, очень короткое по сравнению с направлением полета космического зонда. Таким образом, мы вправе называть такое в счетчиках «коллизиями».

Сохраняется ли импульс при неупругом столкновении?

«Импульс изолированной системы из двух или более взаимодействующих тел остается постоянным».

Импульс системы зависит от ее массы и скорости.Система — это группа тел в определенных границах. Изолированная система — это группа взаимодействующих тел, на которые не действует никакая внешняя сила. Если на систему не действует неуравновешенная или чистая сила, ее импульс остается постоянным. Таким образом, импульс изолированной системы всегда сохраняется. Это Закон сохранения количества движения.

Рассмотрим пример воздушного шара, описанного в соответствии с третьим законом движения. В этом случае баллон и воздух внутри него образуют систему.Перед выпуском шара система находилась в состоянии покоя и, следовательно, начальный импульс системы был равен нулю. Как только воздушный шар освобождается, воздух выходит из него с некоторой скоростью. Выходящий из него воздух обрабатывает импульс. Чтобы сохранить импульс, воздушный шар движется в направлении, противоположном направлению потока воздуха.

Рассмотрим изолированную систему из двух сфер масс м ₁ и ₂ м. Они движутся по прямой с начальными скоростями u ₁ и u ₂ соответственно, но это u ₁ больше, чем u _2.Сфера массы m ₁ приближается к сфере массы m ₂ при движении.

Начальный импульс массы m ₁ = m ₁ u ₁

Начальный импульс массы m ₂ = m ₂ u ₂

Полный начальный импульс системы до столкновения = m ₁ u ₁ + m ₂ u ₂ ………. (1)

Через некоторое время масса m ₁ ударяет по массе m ₂ с некоторой силой.Согласно третьему закону движения Ньютона, m ₂ оказывает равную и противоположную силу реакции на m ₁ . Пусть после столкновения их скорости станут v ₁ и v ₂ соответственно. Затем:

Конечный импульс массы м ₁ = м ₁ v ₁

Конечный импульс массы м ₂ = м ₂ v ₂

Полный импульс системы после столкновения = m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ …….. (2)

По закону сохранения количества движения:

Полный начальный импульс системы до столкновения = Общий конечный импульс системы после столкновения

m ₁ u ₁ + m _{2 =} m ₁ v ₁ + m ₂ v _{2 …………………… (3)}

Уравнение (3) показывает, что импульс изолированной системы до и после столкновения остается неизменным, что является законом сохранения количества движения.Закон сохранения количества движения является важным законом и имеет широкое применение.

Столкновение в одном измерении

Мы рассматриваем эффект столкновения двух объектов. Обычно мы знаем начальные скорости двух объектов до столкновения, и наша цель — применить законы сохранения или законы движения, чтобы найти скорости после столкновения.

Мы всегда можем рассчитать движения объектов после столкновения на основе их предыдущих движений, если мы знаем силы, действующие во время столкновения, и можем ли мы решить уравнение движения.Однако в большинстве столкновений эти силы нам неизвестны. Закон сохранения количества движения должен соблюдаться во время любого столкновения, в котором действуют только внутренние силы, и он может применяться, даже если мы не знаем этих сил. Хотя мы можем не знать деталей взаимодействия, во многих случаях мы можем использовать сохранение импульса и сохранение энергии, чтобы предсказать результаты столкновения.

При столкновениях всегда наблюдается линейный импульс. Полная энергия также сохраняется: начальная полная энергия сталкивающихся частиц равна конечной полной энергии продуктов.Эта энергия может включать не только кинетическую энергию, но и другие формы, такие как внутренняя энергия, энергия деформации, энергия вращения, лучистая энергия и так далее.

В одной особой категории столкновений, называемых упругими столкновениями, мы пренебрегаем всеми этими другими формами энергии и считаем, мы пренебрегаем всеми этими другими формами энергии и рассматриваем только механическую энергию U + K. Кроме того, мы предполагаем, что при импульсном столкновении внутренние силы действуют непродолжительное время и, следовательно, на короткое расстояние; мы наблюдаем частицы только при гораздо большем относительном разделении, так что влиянием их интервальной потенциальной энергии можно пренебречь.При упругом столкновении поступательная кинетическая энергия в единственной форме энергии, которую мы должны учитывать, и поэтому сохранение механической энергии эквивалентно сохранению кинетической энергии: начальная энергия K _i равна конечной кинетической энергии K _f в упругом столкновении.

В другой категории столкновений, которая называется неупругой, энергия появляется в других формах, и начальные конечные кинетические энергии не равны. В некоторых случаях K _{i >} K _f , например, когда начальная кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию продуктов, а в других случаях K _{i >} K _f, , например, когда высвобождается внутренняя энергия, накопленная в сталкивающихся частицах.Механическая энергия U + K не сохраняется при неупругом столкновении.

Когда сталкивающиеся тела простые, такие как атомы или молекулы, мы часто можем напрямую объяснить разницу между K _i и K _f в терминах известных дискретных внутренних энергетических состояний системы. например, при столкновении автомобилей, мы рассматриваем разницу просто как «потерянную» или «полученную» кинетическую энергию.

Все столкновения между реальными объектами в некоторой степени неэластичны.Когда объекты очень жесткие, такие как бильярдные шары, мы часто можем рассматривать столкновение как приблизительно упругое. В этом случае энергия, которая изменяется с кинетической на другие формы (например, звуковая волна, которую вы слышите при столкновении шаров), ничтожно мала по сравнению с кинетической энергией. Обратите внимание, что классификация столкновения как упругого или неупругого не зависит от системы отсчета, из которой рассматривается столкновение.

Когда два тела слипаются после столкновения, столкновение считается полностью неупругим.Например, столкновение между пулей и деревянным блоком, по которому производится выстрел, является совершенно неупругим, когда пуля остается в блоке. Термин «полностью неупругие» не обязательно означает, что вся начальная кинетическая энергия теряется; как мы увидим, это скорее означает, что потери велики, насколько это возможно, в соответствии с законом сохранения импульса.

Даже если силы столкновения неизвестны, мы можем найти движения частиц после столкновения из движений до столкновения, при условии, что столкновение полностью неупругое, или, если столкновение является упругим, при условии, что столкновение происходит за один измерение.Для одномерного столкновения относительное движение после столкновения происходит по той же линии, что и относительное движение до столкновения. Мы пока ограничимся одномерным движением.

Разница между упругим и неупругим соударением

Силы между телами также консервативны, так что никакая механическая энергия не теряется или приобретается при столкновении, полная кинетическая энергия системы после столкновения такая же, как и прежде. Такое столкновение называется упругим столкновением .Столкновение двух шариков или двух бильярдных шаров почти полностью упруго. Когда планеры сталкиваются, их пружины на мгновение сжимаются, и некоторая часть исходной кинетической энергии мгновенно преобразуется в упругую потенциальную энергию. Затем планеры отскакивают друг от друга, пружины расширяются, и эта потенциальная энергия преобразуется обратно в ее кинетическую энергию.

Столкновение, при котором полная кинетическая энергия после столкновения меньше, чем до столкновения, называется неупругим столкновением .Примерами неупругих столкновений являются приземление фрикадельки на тарелку со спагетти и попадание пули в деревянный брусок. Неупругое столкновение, при котором сталкивающиеся тела слипаются и движутся как одно тело после столкновения, часто называют полностью неупругим столкновением Неупругие столкновения:

Формула неупругого столкновения

Давайте посмотрим, что происходит с импульсом и кинетической энергией при совершенно неупругом столкновении двух тел (A и B).Поскольку два тела слипаются после столкновения, они имеют одинаковую конечную скорость V ^{→ 2} .

Предположим, например, что тело массой м _A и начальной x -компонентой скорости ν _A1x неупруго сталкивается с телом массой м _B , которое изначально находится в состоянии покоя (ν _B1x = 0). Из уравнения (1) общая x-компонента скорости ν _2x обоих тел после столкновения равна:

Правая часть всегда меньше единицы, потому что знаменатель всегда больше числителя.Даже когда начальная скорость m _B не равна нулю, нетрудно проверить, что кинетическая энергия после полностью неупругого столкновения всегда меньше, чем прежде.

Обратите внимание: мы не рекомендуем запоминать уравнения. (2) или (3). Мы получили их только для того, чтобы доказать, что кинетическая энергия всегда теряется при совершенно неупругом столкновении.

Формула упругого столкновения

В разделе мы видели, что упругое столкновение в изолированной системе — это такое столкновение, в котором кинетическая энергия (как и импульс) сохраняется.Упругое столкновение происходит, когда силы между сталкивающимися телами консервативны. Когда два бильярдных шара сталкиваются, они немного сдавливаются у поверхности контакта, но затем отскакивают назад, но в конце концов снова превращаются в кинетическую энергию.

Давайте посмотрим на упругое столкновение между двумя телами A и B. Начнем с одномерного столкновения, в котором все скорости лежат на одной линии; мы выбираем эту линию как ось абсцисс. Тогда каждый импульс и скорость имеют только x-компоненту.Мы называем x-скорости перед столкновением ν _A1x и ν _B1x , а после столкновения ν _A2x и ν _b2x . из сохранения кинетической энергии имеем:

И сохранение количества движения дает
м _A ν _A1x + m _B ν _B1x = m _A ν _A2x + m _B ν _B2x
Если массы м _A и м _B и начальные скорости ν _A1x и ν _B1x известны, мы можем решить эти два уравнения, чтобы найти две конечные скорости ν _A2x и ν _B2x .

Примеры неупругих столкновений

Упругие столкновения Одно тело в исходном состоянии покоя

Общее решение вышеприведенного уравнения немного сложно, поэтому мы сосредоточимся на частном случае, когда тело B находится в состоянии покоя до столкновения (поэтому ν _B1x = 0). Думайте о теле B как о цели, которую должно поразить тело A. Тогда кинетическая энергия и уравнение сохранения импульса соответственно.

мы можем решить для ν _A2x и ν _B2x через массы и начальную скорость ν _A1x .Это требует довольно сложной алгебры, но оно того стоит. Под лежачий камень вода на течет! Простейший подход в некоторой степени косвенный, но попутно он обнаруживает дополнительную интересную особенность упругих столкновений.

Теперь мы можем интерпретировать результат. Предположим, что тело A — это шар для пинг-понга, а тело B — шар для боулинга. Затем мы ожидаем, что A отскочит после столкновения со скоростью, почти равной своему первоначальному значению, но в противоположном направлении, и мы ожидаем, что скорость B будет намного меньше.Это именно то, что предсказывают уравнения. когда m _A намного меньше, чем m _B , доля в уравнении (9) приблизительно равна (-1), поэтому ν _A2x . Доля в уравнении (10) намного меньше единицы, поэтому ν _B2x намного меньше, чем ν _A1x . Противоположный случай, когда A в шаре для боулинга и B в шаре для пинг-понга и m _A намного больше, чем m _B . Что вы ожидаете от чего? Сравните свои прогнозы с уравнениями (9) и (10).

Другой интересный случай возникает, когда массы равны. Если m _A = m _B , то уравнения (9) и (10) дают ν _A2x = 0 и ν _B2x = ν _A1x . То есть тело, которое двигалось, останавливается мертвым; он отдает весь свой импульс и кинетическую энергию телу, которое находилось в состоянии покоя. Такое поведение знакомо всем игрокам в пул.

Упругие столкновения и относительная скорость

Вернемся к более общему случаю, когда A и B имеют разные массы.Уравнения (8) можно записать как
ν _A1x = ν _B2x — ν _A2x ……………. (11)

Здесь ν _B2x — ν _{A2x — это} скорость B относительно A после столкновения; из уравнения (11) это равно ν _A1x , что является отрицательным значением скорости B относительно A перед столкновением. Относительная скорость имеет одинаковую величину, но противоположный знак, до и после столкновения. Знак меняется, потому что A и B приближаются друг к другу до столкновения, но расходятся после столкновения.Если мы рассмотрим это столкновение из второй системы координат, движущейся с постоянной скоростью относительно первой, то скорости тел будут разными, но относительные скорости будут такими же. Следовательно, наше утверждение об относительных скоростях справедливо для любого прямолинейного упругого столкновения, даже когда ни одно из тел изначально не находится в состоянии покоя. При прямом упругом столкновении двух тел относительные скорости до и после столкновения имеют одинаковую величину, но противоположный знак. Это означает, что если B движется до столкновения, уравнение.(11) становится.

ν _B2x — ν _A2x = — (ν _B1x — ν _A1x ) …………. (12)

Оказывается, что векторное соотношение, подобное уравнению (12), является общим свойством всех упругих столкновений, даже когда оба тела изначально движутся и скорости не лежат на одной и той же линии. Этот результат дает альтернативное и эквивалентное определение упругого столкновения: относительная скорость двух тел имеет одинаковую величину до и после столкновения.Когда это условие выполняется, полная кинетическая энергия также сохраняется.

Когда упругое столкновение двух тел не является лобовым, скорости не лежат на одной линии. Если все они лежат в плоскости, то каждая конечная скорость имеет две неизвестные составляющие, а всего четыре неизвестных. Сохранение энергии и сохранение x- и y-компонент импульса дают всего три уравнения. Чтобы однозначно определить конечные скорости, нам нужна дополнительная информация, такая как направление или величина одной из конечных скоростей.

Связанные темы для сравнения:

Для дополнительной информации:

Упругое столкновение

Типы силы с примерами

Импульс

Законы движения Ньютона

вида трения

Энергия и ее виды

Примеры кинетической энергии

В чем разница между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией?

Основное различие между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией состоит в том, что электрический потенциал в точке в электрическом поле — это количество работы, выполненной для переноса единичного положительного заряда из бесконечности в эту точку, в то время как электрическая потенциальная энергия — это энергия, которая необходима. перемещать заряд против электрического поля.
Гравитационный потенциал в точке гравитационного поля — это гравитационная потенциальная энергия единицы массы, помещенной в эту точку. Таким образом, электрический потенциал в любой точке электрического поля — это электрическая потенциальная энергия единичного положительного заряда в этой точке.
Если W — это работа, совершаемая при перемещении единичного положительного заряда q из бесконечности в определенную точку поля, электрический потенциал V в этой точке определяется следующим образом:
V = W / q
Это означает, что электрический потенциал равен измеряется относительно некоторой контрольной точки и, как и потенциальная энергия, мы можем измерить только изменение потенциала между двумя точками.
Электрический потенциал — это скалярная величина. Единица измерения — вольт, который равен джоулям на кулон (Дж / Кл).
См. Также: Виды сборов

Определение напряжения

Если один джоуль работы проделан против электрического поля, чтобы доставить единичный положительный заряд из бесконечности в точку электрического поля, то разность потенциалов в этой точке будет равна одному вольт.

Потенциальная электрическая энергия

Чтобы применить закон сохранения энергии, нам нужно определить электрическую потенциальную энергию, потенциальную энергию можно определить только для консервативной силы.Работа, выполняемая консервативной силой при перемещении объекта между любыми двумя положениями, не зависит от пройденного пути. Электростатическая сила между любыми двумя зарядами консервативна, потому что зависимость от положения точно такая же, как гравитационная сила, которая является консервативной силой. Следовательно, мы можем определить потенциальную энергию электростатической силы.
Мы знаем, что изменение потенциальной энергии между любыми двумя точками, a и b, равно отрицательному результату работы, выполняемой консервативной силой над объектом, когда он перемещается из точки a в точку b:

Δ P.E = -W

Следовательно, мы определяем изменение потенциальной энергии (P.Eb — PE a), когда точечный заряд q перемещается из одной точки a в другую точку b. Как отрицательную величину работы, совершаемой электрической силой над зарядом при его перемещении из укажите от a до b.
Например, рассмотрим электрическое поле между двумя одинаково, но противоположно заряженными параллельными пластинами, мы предполагаем, что их расстояние мало по сравнению с их шириной и высотой, поэтому поле E будет однородным на большей части области, как показано на рисунке:
Работа выполняется посредством электрического поля
при перемещении положительного заряда
из положения a в положение
b.
Теперь рассмотрим крошечный положительный заряд q, помещенный в точку «а» очень близко к положительной пластине. Этот заряд q настолько мал, что не влияет на электрическое поле E . Если этот заряд q в точке a высвобождается, электрическая сила воздействует на заряд и ускоряет его по направлению к отрицательной пластине. Работа, совершаемая электрическим полем E по перемещению заряда на расстояние d, составляет:

W = Fd = -qed

В этом случае электрическое поле однородно. В случае, который проиллюстрирован выше, разность потенциалов уменьшается, когда заряженная частица перемещается из точки a в точку b, кинетическая энергия частицы увеличивается на равную величину.
Согласно закону сохранения энергии, электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, а полная энергия сохраняется. Обратите внимание, что положительный заряд q имеет наибольшую потенциальную энергию в точке a, рядом с положительной пластиной. Обратное верно для отрицательного заряда, его потенциальная энергия максимальна около отрицательной пластины.
См. Также: Принцип работы и энергии
Видео о разнице между электрическим потенциалом и электрической потенциальной энергией

Связанные темы:

См. Соответствующие разделы по физике в приведенных ниже ссылках:

.